在电子技术迅猛发展的进程中，各类半导体器件宛如精密的基石，支撑着从微小芯片到庞大电力系统的众多应用。而在这些器件中，晶体管，本文特指双极型晶体管（BJT），无疑具有里程碑式的意义。它不仅是电子电路中实现电流放大与开关控制的组件，其独特的结构和工作原理更是深刻影响了电子设备的性能与发展方向。
　　晶体管，作为双极型晶体管的通俗简称，其诞生是电子科技史上的重大里程碑。1947 年，美国贝尔实验室的科学家约翰巴丁（John Bardeen）、沃尔特?布拉顿（Walter Brattain）和威廉?肖克利（William Shockley）取得了具有划时代意义的成果 —— 发明了世界上个半导体晶体管。这一发明革新了电子信号处理方式，彻底改变了电子设备的面貌。基于对半导体的深入研究以及对晶体管效应的开创性发现，三位科学家共同荣获 1956 年诺贝尔物理学奖。巴丁和布拉顿率先发明了点接触式晶体管，他们将间距极小的两个金电极压在锗半导体上，实现了微小电信号的显著放大。随后，肖克利发明了三明治结构的双极性结式晶体管，其 NPN 或 PNP 的结构模式为后续晶体管的广泛应用奠定了基础。
　　我们日常所说的晶体管，在本篇语境下特指双极性晶体管。其基本结构由两个反向连接的 PN 结面构成，这一巧妙设计使其能够灵活调控电流的流动，从而实现信号的放大、电路的开关等关键功能。从早期的收音机、电视机，到如今的计算机、通信设备，乃至复杂的工业控制系统，双极型晶体管都扮演着不可或缺的角色。接下来，我们将从晶体管的定义入手，深入剖析其工作原理，带您走进这一电子世界组件的奥秘之门，为理解更复杂的功率半导体器件奠定坚实基础。
　　什么是晶体管
　　狭义上的晶体管，也就是我们常说的三极管，是双极型晶体管 BJT（Bipolar Junction Transistor）的简称，具有电流放大和开关作用，是电子电路的组件。
　　晶体管的基本结构由两个反向连接的 PN 结面和中间的夹层组成，因此可分为 PNP 和 NPN 两种类型。NPN 型与 PNP 型两种晶体管的功能差别在于工作时的电流方向不同。晶体管三个接出来的端点依序称为发射极（Emitter，E）、基极（Base，B）和集电极（Collector，C）。以下是晶体管的两种类型示意图：

　

　　双极型晶体管也被叫做三极管，顾名思义，是由三个电极组成的一种电子元件。它有电子管三极管和半导体三极管两种。电子管三极管由屏极、栅极、阴极组成；半导体三极管由集电极、基极、发射极组成。
　　在英汉词典中，“三极管” 对应的英文译法是 Triode，这一译法源于电子三极管的早期发明与应用。作为早出现的三极管形态，电子三极管是 “三极管” 这一术语初所指的器件，这种先入为主的对应关系也因此沿用至今。
　　需要特别注意的是，中文里的 “三极管” 是一个带有象形色彩的统称，仅指代 “具有三个引脚的放大器件”，并不严格对应某一类半导体结构。我们日常所说的 “三极管”，在英文语境下实际对应多种不同类型的器件，表述差异显著：电子三极管 Triode（俗称电子管的一种）、双极型晶体管 BJT、J 型场效应管 JFET、金属氧化物半导体场效应晶体管 MOSFET、V 型槽场效应管 VMOS。
　　注：JFET、MOSFET、VMOS 均属于单极型晶体管，其载流子仅由一种极性（电子或空穴）参与导电，与双极型晶体管（BJT）的 “两种载流子参与导电” 结构相对应，因此也可统称为单极晶体管。其中，JFET 是非绝缘型场效应管，MOSFET 和 VMOS 都是绝缘型的场效应管。VMOS 是在 MOS 的基础上改进的一种大电流、高放大倍数（跨道）新型功率晶体管，区别在于使用了 V 型槽，使 MOS 管的放大系数和工作电流大幅提升，但同时也大幅增加了 MOS 的输入电容，是 MOS 管的一种大功率改进型产品，但其结构与传统的 MOS 已发生了巨大的差异。VMOS 只有增强型的，而没有 MOS 所特有的耗尽型的 MOS 管。
　　在本篇语境及行业约定俗成中，“晶体管” 特指双极型晶体管（BJT），即通常所说的三极管，不包含单极型晶体管、晶闸管等其他类型器件。
　　晶体管的 3 种工作状态 (以水龙头为例)

　　以下是以 NPN 晶体管为例来说明晶体管的小电流控制大电流 (四两拨千斤) 的过程。

　　发射区 e 的掺杂浓度（也就意味着有很多的载流子）。集电区 c 的掺杂浓度低于发射区，但是面积大。基区 b 很薄，只有几个到几十个微米，并且掺杂浓度。关于半导体器件的载流子和 PN 结的相关知识请参考模拟电路基础。NPN 晶体管工作有以下的必要条件：
　　在 B 极和 E 极之间施加正向电压。
　　在 C 极和 E 极之间施加反向电压。
　　如要取得输出必须加负载电阻。
　　当晶体管满足必要的工作条件后，其工作原理如下：基极有电流流动时，由于 B 极和 E 极之间有正向电压，所以电子从发射极向基极移动，又因为 C 极和 E 极间施加了反向电压，因此，从发射极向基极移动的电子，在高电压的作用下，通过基极进入集电极。于是，在基极所加的正电压的作用下，发射极的大量电子被输送到集电极，产生很大的集电极电流。
　　晶体管有 3 种工作状态，分别是截止状态、放大状态、饱和状态。
　　截止状态：截止状态相当于一个关紧了的水龙头，水龙头里的水是流不出来的。对应到晶体管中：基极没有控制电流（小水不流），集电极也就没有大电流通过（大水不通），晶体管相当于断开的开关，电路中几乎没有电流。 （如下图所示）
　
　　放大状态：当晶体管发射结正偏，集电结反偏，晶体管就会进入放大状态。在放大状态下，晶体管就相当于是一个受控制的水龙头，水龙头流出水流的大小受开关（基极）控制，开关拧大一点， 流出的水就会大一点。即 “小水流起，大水跟着”（如下图所示）。

　

　　也就是放大状态下，基极的电流大一点，集电极的电流也会跟着变大！并且 Ic 与 Ib 存在一定比例关系，Ic = β Ib，β 是直流电流放大系数，表示晶体管放大能力的大小。
　　饱和状态：当晶体管发射结正偏，集电结正偏时，晶体管工作在饱和状态，如下图所示。

　

　　在饱和状态下，晶体管集电极电流 I_c 的大小已经不受基极电流 I_b 的控制，I_c 与 I_b 不再成比例关系。饱和状态下的晶体管基极电流 I_b 变大时，集电极电流 I_c 也不会变大了，这就相当于水龙头的开关已经开得比较大了，开关再开大时，流出的水流也不会再变大了。

　　晶体管在电路中的使用，通常可以作放大器件（工作在放大状态），还有就是作无触点开关来使用（工作在截止、饱和状态）。